Краткая инструкция по перемотке BLDC мотора своими руками

[Bekjan]

Навеяно из https://electrotransport.ru/index.php?topic=60403.0

Адресовано тем, кто еще не имеет опыта перемотки BLDC мотора но очень хочет перемотать своими руками.

В середине ноября 2019 я даже не представлял с какими трудностями и нюансами столкнусь во время перемотки мотора...
Ниже изложу по пунктам все моменты которые позволит вам избежать ошибок, сократить время и просто перемотать BLDC мотор.

Слэнг/Аббреавитура/Формулы и т.п:
BLDC - Brushless Direct Current Motor или ВД (вентильный электродвигатель) https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C
Косичка - набор лакированных провод обмотки
Сечение косички - общая площадь проводников в косичке.
Формула расчёта площади проводника в мм2 - R * R * 3.1415 * количество_проводников_в_косичке


Сохраняем заводские данные мотора
Чтобы было с чем сравнить ваш перемотанный мотор следует записать заводские данные мотора (если это возможно)

Это может быть:
1. Рабочее напряжение и мощность на холостом ходу с колесом и без колеса
2. Число витков на зуб - на корпусе мотора может быть выбито число в скобках после модели мотора.
3. Максимальная скорость, вкачиваемая мощность:
а) на вывешенном колесе
б) по плоскачу без ветра
в) в подъем на известном учатске.
При этом записать общий вес райдера с электровелом и температуру окружающей среды.

4. Замерить скорость вращения корпуса мотора/ротора
5. Что-то еще в плане уникальности вашего мотора.


Мото-фото 
Прежде чем разбирать старую обмотку, следует как можно детально сфотографировать мотор в текущем состоянии.
Обязательно нужно сфотографировать:
1. Разъемы, Фишки, схема подключения проводов (цвета)
2. Датчики Холла - цифро-буквенный индекс и расположение датчиков зуба относительно начал обмоток фаз
3. Провода датчиков Холла
4. Фазные провода к косичке обмоткам
5. Общий план статора где чётко виден ввод фазных проводов относительно датчиков холла
6. Что-то еще в плане уникальности вашего мотора.

Если есть ПК, то скидываем все фотографии в одну папку.
В первое время можно будет поглядывать на фотки с бОльшего экрана


Заказ датчиков холла
По предыдущему шагу узнаем конкретную модель датчиков Холла.
Если в вашем городе такой модели нет, следует уже сейчас сделать заказ с Али подобных магазинов.
Пока вы перемотаете мотор (в первый раз может занять несколько дней) в процессе демонтажа датчик Холла может не выдержать и/или выйти из строя.


Демонтаж датчиков холла
Для демонтажа датчика может подойти ацетон, ватной палочкой мочим датчик и пробуем через пару минут поддеть плоской отвёрткой.
Если сидит плотно - пробуем аккуратно подогреть паяльником.


Анализ обмоток
В моём случае я угробил много времени некорректно определив схему намотки катушек.
Нужно определить сколько групп катушек у одной фазы.
Например, у мотора Bafang 48V500W статор на 18 зубьев. На фазу приходится 18/3=6 зубов, обмотка фазы состоит из двух групп по 3 зуба намотанных диаметрально противоположно друг к другу.

Вам точно так же нужно определить, каким образом устроены обмотки фаз.
Для удобства возьмите статор плоскостью горизонтально, вверх смотрят выводы фазных проводов:

Спойлер

Обзовите фазы слева направо Фаза #1, Фаза #2 и Фаза #3
Как минимум на этом фото можно понять, что первая фазы мотается на 3 зуба подряд, затем 3 зуба второй фазы далее 3 зуба третьей фазы.
После третьей фазы мотается вторая половина первой фазы, далее вторая половина второй фазы, затем вторая половина третьей фазы - следующий зуб это начало первой фазы. Круг замкнулся.

Спойлер

Определяем схему намотки
Теперь определяем в какие стороны намотана обмотка фаз. В моем случае на первый зуб косичка мотается по часовой стрелке, на второй зуб против часовой стрелки, на третий зуб снова по часовой стрелке и так все группы зубьев фаз.

Начала фаз лежат первым слоем виктов - вытащить их (для определения направления намотки) невозможно.
Можно определить по второй группе зубьев фазы с конца. Для этого ищем среднюю точку фаз:

Спойлер

Аккуратно вытягиваем попутно обрезая обвязочные нити. Если не даёт лак - используем строительный фен на малой температуре. В таком случае нужно закрепить мотор в тисках и вытаскивать косичку плоскогубцами.

В этой средней точке соединяются концы всех фаз. Нас интересует косичка фазы #1.
Аккуратно вытаскиваем провод из паза и определяем направление намотки третьего зуба, отмечаем в журнале.
Вытаскиваем все витки третьего зуба и смотрим направление намотки второго зуба - отмечаем в журнале.
Повторяем для первого зуба и отмечаем в журнале.


Считаем витки обмоток
Ох, кажется это у кого-то очень больная тема - целый виток, половина витка 
Я считаю витки по зубьям так:
В первый зуб косичка ложится сверху вниз по часовой стрелке. Витком считаю возврат косички в нижней точке зуба.
Таким образом начало витка у этого зуба начинается в нижней точке зуба.
А кусок косички от фазного провода к нижней точке зуба и кусок косички от нижней точки зуба после последнего витка вверх на следующий зуб - НЕ СЧИТАЮ половиной витка, считают просто проводником.

Для второго зуба намотка ведется против часовой стрелки.
Начало витка в верхней точке, куда из нижней точки зуба приходит косичка от первого зуба.

Для третьего зуба применителен метод исчисления витков аналогично первому зубу.

На этом маразм "половинки витка" устраняется само собой.

Спойлер

здесь должна быть серия фотографий чётко показывающий моменты изложения начало обмоток первого и второго зуба

Отдельная благодарность [user]Linkov1959[/user] за понимание этой истины в обмотках.

Разобрались с методом счёта витков. Т.к в предыдущем шаге разобрали вторую группу первой фазы - разбираем первую группу первой фазы с конца попутно считая витки по методике выше.

Таким образом мы имеем реальные данные по кол-ву витков (можем сравнить их с заводскими) и точно намотать свою обмотку по заданному кол-ву витков.


Измерение сечения оригинальной обмотки
1. Считаем кол-во проводников в косичке фазы, например 8
2. Отделяем один из проводников, удаляем изоляцию огнём (можно конечно и механически скалпелем/наждачкой/DF-8, но так приуменьшим диаметр), протираем до блеска.
3. Измеряем диаметр проводника известными способами - микрометр, ручной, штангенциркуль.
С точностью микрометра думаю все и так ясно как и точность штангенциркуля. С последним точность измерений хромает, особенно с китай-китай.
Ручной метод в этом плане думаю будет поточнее чем со штангенциркулем. Видео как высчитать диаметр провода вручную https://www.youtube.com/watch?v=JjqtU4Ev7VU
4. Считаем сечение косички, например диаметр проводника без изоляции 0.40мм, тогда сечение проводника равно 0.2*0.2*3.1415=0,12566мм2 а сечение всей косички 0,12566*8=1мм2


Демонтаж старой обмотки
Аккуратно вытаскиваем косичку так, чтобы не зацепить листы статора на концах зуба. Если это всё таки случилось, то край зуба будет оттопыренным и обычным продавливанием не исправить. Можно выгнуть таким способом https://electrotransport.ru/index.php?msg=1757971


Подготовка статора к перемотке
Заводская обмотка, обычно, не прилегает на края зуба плотно.
Обмотка намотанная вручную выглядит плотной намоткой на зуб - стоит сбрить острые края зубьев как это делает Кирилл Холодов на видео https://youtu.be/BO38yaBjrrU?t=695 для уменьшения травмирования изоляции косички, исключаем электрический контакт косички со статором.

Изолировать железо статора можно разными материалами.
В моём случае я использовал каптоновый скотч по ширине зуба. Такой скотч не боится перегревов, хорошо проводит тепло в статор.
Углы зуба тоже можно изолировать более узким каптоновым скотчем, ширина миллиметров 5.
Процесс однообразный, усидчивости вам.


Тестовая обмотка
Прежде чем пускаться во все тяжкие - мотать косичкой, очень советую "набить руку" в намотке тестовой обмоткой.
Тестовая обмотка состоит всего из одного тонкого проводника. Её очень легко мотнуть - проверите свои силы, наберёте навыки в намотке.
После намотки временно на секундный клей устанавливаем датчики холла, подключаем их к проводам/плате.
Подключаем мотор к контроллеру
Берем в руку ось мотора и запускаем.

Ожидаемый результат: Ротор начинает ровно вращаться и ровно останавливается. Катушки не греются на холостом ходу.

Любые дрожания/стуки в руку на старте и остановке говорят о не правильной намотке обмоток.
Пока вы не набьете руку до состояния ожидаемого результата - запретите себе мотать косичкой!
Ибо ошибка намотки может оттолкнуть от идеи перемотать движок своими руками.


Расчёт сечения косички
Сечение косички должно быть не меньше сечения косички оригинальной обмотки.
Диаметр проводников косички может быть меньше диаметра проводника косички оригинальной обмотки, но тогда увеличиваем кол-во проводников для компенсации сечения косички.
Лучшая стратегия - набрать косичку сечением равный сечению оригинальной обмотке.


Выбор диаметра
Меньшим диаметром проводника вручную гораздо легче мотать.
В моем случае я пробовал мотать косичкой из 6 проводов диаметром 0.55мм (с лаком) - как результат гудящие подушки пальцев рук, большие зазоры между проводниками - влезает меньше проводов.

Переход на провод 0.44мм полностью меняет картину намотки. Это более лёгкая укладка первых четырех витков - на края ложатся буквально 90 градусов а подушки пальцев не гудят. Скорость намотки существенно вырастает.

Но и слишком мелкий провод нельзя применять, т.к пространство под лак будет занимать всё больше места и в конечном итоге влезет меньше витков.


Расчёт длины провода
Чтобы понять сколько именно провода уйдет на обмотки нужно:
1. Взять расчётный провод
2. Сложить в косичку расчитанное кол-во
3. Намотать требуемое кол-во витков на 1 зуб.
4. Откладываем кусок косички на вывод к фазным проводам, кусок косички между зубьями, кусок косички между группами, кусок косички на среднюю точку. Грубо 0.5-1м

Например, на 1 зуб и 12 витков косичкой в 8 проводов 0.44мм нужно 0.84м.
Тогда, на одну фазу 6 зубьев нужно провода 0.84м*8проводов*6зубов+1м=41,32м
всего провода нужно 41,32м*3фазы=123,96м или 124м


Механизм раздачи провода
Намотка тем плотнее, чем площе будете укладывать проводники косички.
Для достижения плоской укладки поможет приспособление https://electrotransport.ru/index.php?msg=1807073


Мероприятия для уменьшения кол-ва случаев местной амнезии во время намотки 
В первые разы намотки память может сыграть в амнезию. Обычно это проявляется в середине намотки зуба когда вас что-то отвлекает или вы сами что-то вдруг вспоминаете/появляется мысля. Всё, теряете информацию по кол-ву витков. А критичный момент когда вы переходите на соседний зуб где меняется направление намотки, по инерции можете начать мотать как предыдущий зуб при этом чётко считывать витки.

В данном случае это проходит с опытом. Но чтобы процесс набора опыта проходил с меньшим кол-во факапов следует:
1) Отстраниться от левых мыслей, запереться, выключить внешние раздражители (ютуб, кинцо, музяка и т.п)
2) Распечатать/расписать на бумаге контрольные точки
типа, Фаза 1, группа 1, зуб 1 2 3, направление намотки, кол-во витков.

Спойлер

3) ОТДЫХАТЬ! После каждого зуба нужно отбросить статор на стол, очистить сознание/оперативную память, осмотреть намотку, свериться с контрольным листом и вернуться к намотке

После 2-4х перемоток мотора в вашей голове пропишется микрокод так, что вы будете на автомате перематывать без всяких листков и стойкостью к внешним раздажителям 

Намотка провода
И так, подошли к самому интересному моменту - перемотке!

Собираем косичку из расчетного кол-ва проводов.
Вдеваем в нее соответствующий косичке термоусадку длиной равной длине между двумя группами фазы

Спойлер

оно будет болтатся пока не намотаем первую группу фазы.

В сторону вывода к фазному проводу прикладываем косичку и начинаем мотать на первый зуб первой фазы.

На первых порах стоит проверять на наличие электрического контакта косички со статором. Сопротивление должно быть бесконечное кол-во.

После намотки третьей фазы подгоняем термоусадку и обдаем огнем/строительным феном.
Укладываем на статор косичку в термоусадке, чтобы не болтался можно капнуть секундный клей.
Вводим в паз первого зуба второй группы и мотаем мотаем мотаем!
Выводим конец косички после третьего зуба и прячем между вторым и третьим зубом чтобы не мешал намотке второй и третьей фазы

Таким же образом мотаем вторую и третью фазу.

Обтягиваем провода нитью.

Концы фаз укладываем, прикидываем электрическое соединение и отрезаем лишние куски. Также поступаем с началами фаз.

Теперь нужно зачистить провода от лака. Это один из самых противных моментов в перемотке, т.к. нужно за раз зачистить большое кол-во лакированных проводов. Удаление лака открытым огнём сделаете еще хуже, т.к нужно будет теперь шкурить от окислов и залудить будет крайне затруднительно.

Самый доступный способ - отскаблить скальпелем или другим подручным инструментом.
Один из эффективнейших способов это специализированный инструмент зачистки серии DF-8 https://www.aliexpress.com/item/32983759714.html допил устройства https://electrotransport.ru/index.php?msg=1779246
В принципе нужна лишь чистящая головка, которая продается отдельно существенно дешевле чем полный комплект устройства. Но потребуется сколхозить моторчик с 5мм валом и регулятором оборотов т.к для чистки проводом менее 0.5мм в диаметре нужна крайне деликатная скорость

Лудим проводники каждый отдельно. Соединяем с фазными проводами и пропаиваем.

Натягиваем термоусадки и собираем датчки Холла на место.

Вставляем ротор и проверяем.

Сравниваем новые параметры с параметрами оригинального движка.

Радуемся или плачем от результатов 

Увеличиваем сечение косички в разумных пределах - добавлено 19.02.2020. Идея. Непроверено.
Пунктами выше описан способ намотки катушек косичкой расчётным сечением как у заводской обмотки.
Если после перемотки осталось место в пазах можно увеличить сечение косички.
Нет. Не перематываем сначала а просто доматываем в 1-несколько проводов поверх текущей 
Главное соблюдаем кол-во витков и направление.






Тема будет дополнятся.

Пишите кто с чем столкнулся из неописанного в этой теме, дополню.

[Цуриков]

 Хороший подход, немножко добавлю) https://electrotransport.ru/index.php?topic=25175.0#topmsg

[Bekjan]

Хороший подход, немножко добавлю) https://electrotransport.ru/index.php?topic=25175.0#topmsg

почитал - мощно
у вас, кстати, подушки пальцев случаем не покрылись адамантием? 

[Linkov1959]

Дзен и искусство перемотки мотора!
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B7%D0%B5%D0%BD_%D0%B8_%D0%B8%D1%81%D0%BA%D1%83%D1%81%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE_%D1%83%D1%85%D0%BE%D0%B4%D0%B0_%D0%B7%D0%B0_%D0%BC%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%86%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BC

[Bekjan]

Добавил пункт "Увеличиваем сечение косички в разумных пределах"

[didim]

А не пробовали мотать одной толстой жилой к примеру 1.32 или два по 0.9, как в МАС?  Процент лака в косичке выше чем в моно жиле(меди сответственно меньше), охлаждение лучше, считать витки проще.
Вот пример с форума, баф бпм 16 витков.

[Bekjan]

А не пробовали мотать одной толстой жилой к примеру 1.32 или два по 0.9, как в МАС?  Процент лака в косичке выше чем в моно жиле(меди сответственно меньше), охлаждение лучше, считать витки проще.
Вот пример с форума, баф бпм 16 витков.

не пробовал, какой там 1.32 (даже 0.9) когда от пучка 0.5 уже гудят пальцы 
там что-то еще говорили про скин эффект в проводнике толщиной больше 0.5мм на увеличенный прогрев, я не проверял ещё

[Linkov1959]

[user]didim[/user], там получается большой тепловой зазор на железо.

[славян]

Пишите кто с чем столкнулся из неописанного в этой теме, дополню.

[user]Bekjan[/user], поведай,будь ласка,-в каком лаке изкупать?

[Bekjan]

[user]Bekjan[/user], поведай,будь ласка,-в каком лаке изкупать?

сам до пропитывания лаком еще не дошел, но есть бутыль с лаком от того же провода что намотан, ПЭВ-2 кажется, им и хочу залить

[SkeptiK]

Вот я очень хочу перемотать мотор. Просто так. И прочитав тему уважаемого ТС стал только больше хотеть.

По факту перемотка мотора - это спорт такой.

[Сергей132]

А не пробовали мотать одной толстой жилой к примеру 1.32 или два по 0.9, как в МАС?  Процент лака в косичке выше чем в моно жиле(меди сответственно меньше), охлаждение лучше, считать витки проще.

Здравствуйте коллеги! Я сейчас мотаю swx02 (младший брат бпм-а, статор 110*20) косичкой три по 0,9 (лак). 1,7 кв.мм. в 10 витков. Заводская намотка была семь по 0,5 (медь). 1,4 кв.мм так же 10 витков. Мотаю его второй раз. Но будет и третий, так как есть второй мотор.
Мне сейчас очень интересно понять процессы происходящие в моторе, что бы представить какая идеальная должна быть обмотка этих моторах.
Какая всё-таки самая хорошая обмотка, каким диаметром провода, каким сечением пучка, сколько витков, сколько слоев.
На мой взгляд, мотать медной фольгой не стоит, не такие там высокие частоты. Но результат был бы интересен, если кто попробует.
Мотать большим пучком из тонких проводов (как заводская 7 по 0,5 или ещё больше), опять же на мой взгляд, не стоит. Так как укладывать виток к витку при большом кол-ве проводов в пучке почти не возможно. Слоев будет больше (об этом далее). И, я думаю, что такая обмотка будет греться сильнее аналогичной из толстых проводов.
Хочу следующую обмотку сделать так. Одним проводом 1,4 или 1,5 мм в 9-11 витков. Слой должен быть один, максимум один - два последних витка пойдут на второй слой. Существует такое предположение, что если обмотка трехслойная скажем, первый слой греется сам, вдобавок его греют второй и третий слой (индуктивно), второй слой подогревается третьим, третий самый холодный (если не считать естественного теплообмена). Испытания не проводил, но в это хочется верить.
Первый раз мотал пятью по 0,70 (лак). Выходило по три слоя. Сейчас тремя по 0,85 (медь). Получается два полных слоя, но десятый виток почти на всех зубах идет третьем слоем. Лично мне тремя жилами мотать куда легче чем пятью, несмотря на жесткость провода. Меньше перехлестываются и пальцы чувствуют себя лучше (возможно привыкли). Просто с катушки отрезал три куска по 5 метров, никуда не скручивал, сразу мотаю на мотор.
Сложилось такое убеждение. Если редукторник не мак, перемотка процедура очень желательная.

[Сергей132]

Даю газ иии колесо крутится со скоростью 12.5км/ч и всё (в первый раз было 5км/ч)
Перезапустил, даю газ - колесо не крутится вообще, слышу слабый стук и всё.

У меня было точно так же когда мотор сгорел.

[edw123]

Здравствуйте коллеги! Я сейчас мотаю swx02 (младший брат бпм-а, статор 110*20) косичкой три по 0,9 (лак). 1,7 кв.мм. в 10 витков. Заводская намотка была семь по 0,5 (медь). 1,4 кв.мм так же 10 витков. Мотаю его второй раз. Но будет и третий, так как есть второй мотор.
Мне сейчас очень интересно понять процессы происходящие в моторе, что бы представить какая идеальная должна быть обмотка этих моторах.

Вообще стоит больше доверять производителю-конструктору. Там всё расчитано хорошо и особо уже ничего не улучшить. Так конечно есть некоторая специфика, но на её устранении выловятся копейки, а затраты времени и сил будут велики. И это при условии, что всё получится.

Так что можно только немного посоветовать: покрасивее мотать, чтобы уложить поаккуратнее чуть больше меди. Едва ли что-то можно ещё улучшить.

[Bekjan]

У меня было точно так же когда мотор сгорел.

мотор цел, фазные провода не контачат со статором, сопротивления нормальные
холлные провода целые
это мне контроллер мозги парит

[Bekjan]

Существует такое предположение, что если обмотка трехслойная скажем, первый слой греется сам, вдобавок его греют второй и третий слой (индуктивно), второй слой подогревается третьим, третий самый холодный (если не считать естественного теплообмена). Испытания не проводил, но в это хочется верить.

Мотал косичкой 0.40(медь) в 11 и 8 проводов на 10 и 14 витков, 2 и 3 слоя соответственно.
В городе на 10 витков в 2 слоя греется стабильно до 122С а на 14 витков в 3 слоя греется чуть меньше до 108С, но на резких подьемах быстро подскакивает до 120С, но также падает "на глазах" до 115-118С.

Мотать в 1-3 провода не довелось, адамантиевых пальцев не имею
Мотать фольгой - нужно только готовой лентой, покупать дико дорого либо сделать станок точной нарезки фольги (вручную гемморой).

[Linkov1959]

Какая всё-таки самая хорошая обмотка, каким диаметром провода, каким сечением пучка, сколько витков, сколько слоев.

Пробовать надо!  Нужны навыки, которые дают лучший результат. Если результат хуже, то пробуем другим манером. Если лучше, то  двигаемся в этом направлении. Идея должна проверяться  максимум за час, а не за месяц. Намотали один зуб и сразу проверили результат.
Нужен источник тока 20А и датчик температуры. Обратите внимание на отвод тепла в железо статора. Провод это транзистор, а железо радиатор. Старайтесь получить больше ампервитков при меньшей температуре.  Провод должен быть термостойким 200град.

[Сергей132]

Вообще стоит больше доверять производителю-конструктору. Там всё расчитано хорошо и особо уже ничего не улучшить. Так конечно есть некоторая специфика, но на её устранении выловятся копейки, а затраты времени и сил будут велики. И это при условии, что всё получится.

Так что можно только немного посоветовать: покрасивее мотать, чтобы уложить поаккуратнее чуть больше меди. Едва ли что-то можно ещё улучшить.

С вами не соглашусь. По моему совсем не стоит доверять заводским конструкторам. Заводская обмотка бафангов ужасна (неграмотна и некрасива). Меди туда укладывается в полтора раза больше. Я в свой уложил на 25 % больше и оставил зазоры. При том что в заводской зазоров совсем нет. Есть ещё одно улучшение, ротора, которое могли сделать с завода, не додумались или не захотели, но об этом чуть позже. Ширину статора могли бы увеличить на пару мм, свободно, там даже в роторе есть место под установку магнитов  шириной 22мм (заводские 20мм под статор шириной 20мм). Даже на 3 мм, всё вместилось бы без проблем. Крышку со стороны обмотки изнутри могли бы покрасить в черный. Ось 12мм. У меня дропы из стали 5 мм, два штуки, начинает деформировать потихоньку. Ось была бы уместнее 14мм. Не завидую тем у кого калечные дропы, или вообще один.